ＪｏｕｒｎａｌｏｆＭｅｃｈａｎｉｃａｌＳｔｒｅｎｇｔｈ
２０２１ꎬ４３(５):１１８４￣１１９０
ＤＯＩ:１０ １６５７９/ｊ.ｉｓｓｎ.１００１ ９６６９ ２０２１ ０５ ０２３
∗２０２００９０７收到初稿ꎬ２０２０１１０７收到修改稿ꎮ国防科技重点实验室基金项目(６１４２２１２１９０３０７)资助ꎮ
∗∗邹萍萍ꎬ女ꎬ１９８７年８月ꎬ江西抚州人ꎬ汉族ꎬ江铃汽车股份有限公司工程师ꎬ硕士ꎬ主要研究方向为发动机缸盖疲劳强度与寿命研究ꎮ
∗∗∗景国玺(通信作者)ꎬ男ꎬ１９８４年１月ꎬ甘肃会宁人ꎬ河北工业大学机械工程学院教授ꎬ博士ꎬ主要从事发动机结构疲劳强度研究工作ꎮ
ＴＨＥＲＭＡＬ￣ＭＥＣＨＡＮＩＣＡＬＦＡＴＩＧＵＥＰＲＥＤＩＣＴＩＯＮＯＦＥＮＧＩＮＥ
ＣＹＬＩＮＤＥＲＨＥＡＤＢＡＳＥＤＯＮＴＨＥＳＥＨＩＴＯＧＬＵＭＯＤＥＬ
邹萍萍∗∗１㊀景国玺∗∗∗２ꎬ３
㊀曾小春１㊀
骆旭薇１㊀袁晓军１㊀魏㊀涛１㊀林宇星１
(１.江铃汽车股份有限公司动力总成开发部ꎬ南昌３３０００１)
(２.河北工业大学机械工程学院ꎬ天津３００４００)
(３.天津市新能源汽车动力传动与安全技术重点实验室ꎬ天津３００４００)
ＺＯＵＰｉｎｇＰｉｎｇ１㊀
ＪＩＮＧＧｕｏＸｉ２ꎬ３㊀
ＺＥＮＧＸｉａｏＣｈｕｎ１㊀
ＬＵＯＸｕＷｅｉ１㊀
ＹＵＡＮＸｉａｏＪｕｎ１㊀
ＷＥＩＴａｏ１㊀
ＬＩＮＹｕＸｉｎｇ１
(１.ＰｏｗｅｒｔｒａｉｎＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇＤｅｐａｒｔｍｅｎｔꎬＪｉａｎｇｌｉｎｇＭｏｔｏｒｓＣｏｒｐｏｒａｔｉｏｎꎬＬｉｍｉｔｅｄꎬＮａｎｃｈａｎｇ３３０００１ꎬＣｈｉｎａ)
(２.ＳｃｈｏｏｌｏｆＭｅｃｈａｎｉｃａｌＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇꎬＨｅｂｅｉＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙꎬＴｉａｎｊｉｎ３００４００ꎬＣｈｉｎａ)(３.ＴｉａｎｊｉｎＫｅｙｌａｂｏｒａｔｏｒｙｏｆＰｏｗｅｒＴｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎａｎｄＳａｆｅｔｙＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙｆｏｒＮｅｗＥｎｅｒｇｙＶｅｈｉｃｌｅｓꎬ
Ｔｉａｎｊｉｎ３００４００ꎬＣｈｉｎａ)
摘要㊀以某发动机气缸盖为研究对象ꎬ开展了气缸盖本体材料力学性能测试与表征㊁气缸盖热机疲劳寿命预测研究工作ꎮ采用流固耦合方法ꎬ获得了准确的气缸盖热边界和温度场结果ꎬ温度场计算值与实测结果相符合ꎮ依照整机热冲击试验规范ꎬ采用Ｓｅｈｉｔｏｇｌｕ模型对缸盖的热机疲劳寿命进行了预测ꎬ仿真结果显示ꎬ缸盖最低寿命出现在第二缸火力面排气侧鼻梁区ꎬ主要由环境损伤引起ꎬ最低寿命为６８６０次ꎬ满足设计要求ꎬ该气缸盖顺利通过整机热机疲劳台架试验考核ꎮ
关键词㊀发动机㊀气缸盖㊀热机疲劳㊀寿命预测中图分类号㊀ＴＫ４２２
Ａｂｓｔｒａｃｔ㊀Ｔｈｅｒｅｓｅａｒｃｈｗｏｒｋｗａｓｃａｒｒｉｅｄｏｕｔｏｎｔｈｅｍｅｃｈａｎｉｃａｌｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅｔｅｓｔｉｎｇａｎｄｃｈａｒａｃｔｅｒｉｚａｔｉｏｎｏｆａｎｅｎｇｉｎｅ
ｃｙｌｉｎｄｅｒｈｅａｄｍａｔｅｒｉａｌꎬａｎｄｔｈｅｐｒｅｄｉｃｔｉｏｎｏｆｔｈｅｃｙｌｉｎｄｅｒｈｅａｄｔｈｅｒｍａｌｅｎｇｉｎｅｆａｔｉｇｕｅｌｉｆｅ.Ｔｈｅｆｌｕｉｄ￣ｓｏｌｉｄｃｏｕｐｌｉｎｇｍｅｔｈｏｄｗａｓ
ｕｓｅｄｔｏｏｂｔａｉｎａｃｃｕｒａｔｅｒｅｓｕｌｔｓｏｆｔｈｅｔｈｅｒｍａｌｂｏｕｎｄａｒｙａｎｄｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｆｉｅｌｄｏｆｔｈｅｃｙｌｉｎｄｅｒｈｅａｄ.Ｔｈｅｃａｌｃｕｌａｔｅｄｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｆｉｅｌｄｉｓｃｏｎｓｉｓｔｅｎｔｗｉｔｈｔｈｅｍ
ｅａｓｕｒｅｄｒｅｓｕｌｔｓ.ＡｃｃｏｒｄｉｎｇｔｏｔｈｅｔｈｅｒｍａｌｓｈｏｃｋｔｅｓｔｓｐｅｃｉｆｉｃａｔｉｏｎｓｏｆｔｈｅｗｈｏｌｅｍａｃｈｉｎｅꎬｔｈｅＳｅｈｉｔｏｇｌｕｍｏｄｅｌｗａｓｕｓｅｄｔｏｐｒｅｄｉｃｔｔｈｅｔｈｅｒｍａｌｆａｔｉｇｕｅｌｉｆｅｏｆｔｈｅｃｙｌｉｎｄｅｒｈｅａｄ.Ｔｈｅｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｒｅｓｕｌｔｓｓｈｏｗｔｈａｔｔｈｅｍｉｎｉｍｕｍ
ｌｉｆｅｏｆｔｈｅｃｙｌｉｎｄｅｒｈｅａｄｏｃｃｕｒｓｉｎｔｈｅｎｏｓｅｂｒｉｄｇｅａｒｅａｏｎｔｈｅｅｘｈａｕｓｔｓｉｄｅｏｆｔｈｅｓｅｃｏｎｄｃｙｌｉｎｄｅｒｆｉｒｅｓｕｒｆａｃｅꎬｗｈｉｃｈｉｓｍａｉｎｌｙｃａｕｓｅｄｂｙｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌｄａｍａｇｅ.Ｔｈｅｓｅｒｖｉｃｅｌｉｆｅｉｓ６８６０ꎬｗｈｉｃｈｍｅｅｔｓｔｈｅｄｅｓｉｇｎｒｅｑｕｉｒｅｍｅｎｔｓ.Ａｔｔｈｅｓａｍｅｔｉｍｅꎬｔｈｅｃｙｌｉｎｄｅｒｈｅａｄｈａｓｓｕｃｃｅｓｓｆｕｌｌｙｐａｓｓｅｄｔｈｅｈｅａｔｅｎｇｉｎｅｆａｔｉｇｕｅｂｅｎｃｈｔｅｓｔｏｆｔｈｅｗｈｏｌｅｍａｃｈｉｎｅ.
Ｋｅｙｗｏｒｄｓ㊀ＩｎｔｅｒｎａｌｃｏｍｂｕｓｔｉｏｎｅｎｇｉｎｅꎻＣｙｌｉｎｄｅｒｈｅａｄꎻＴｈｅｒｍａｌｍｅｃｈａｎｉｃａｌｆａｔｉｇｕｅꎻＬｉｆｅｐｒｅｄｉｃｔｉｏｎＣｏｒｒｅｓｐｏｎｄｉｎｇａｕｔｈｏｒ:ＪＩＮＧＧｕｏＸｉꎬＥ￣ｍａｉｌ:ｏｋｊｇｘ＠１６３.ｃｏｍꎬＴｅｌ:＋８６￣２２￣６０４３５１２５ꎬＦａｘ:＋８６￣２２￣６０４３５１２５Ｔｈｅｐｒｏ
ｊｅｃｔｓｕｐｐｏｒｔｅｄｂｙｔｈｅＦｕｎｄｏｆＮａｔｉｏｎａｌＤｅｆｅｎｓｅＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙＫｅｙＬａｂｏｒａｔｏｒｙ(Ｎｏ.６１４２２１２１９０３０７).Ｍａｎｕｓｃｒｉｐｔｒｅｃｅｉｖｅｄ２０２００９０７ꎬｉｎｒｅｖｉｓｅｄｆｏｒｍ２０２０１１０７.
㊀㊀引言
近年来ꎬ随着排放法规日益严格和对轻量化设计的需求ꎬ发动机强化程度越来越高ꎮ随着发动机功率密度增加ꎬ气缸盖等结构件热机械负荷突出ꎬ疲劳寿命
问题已成为研究的热点[１]１￣１２[２￣３]和发动机产品研制过程中的拦路虎[４]ꎮ
发动机气缸盖设计开发必须满足高周机械疲劳和
低周热机械疲劳(ＴｈｅｒｍａｌＭｅｃｈａｎｉｃａｌＦａｔｉｇｕｅꎬＴＭＦꎬ简称热机疲劳)设计要求[５]ꎮ针对气缸盖高周疲劳评估
㊀第４３卷第５期邹萍萍等：基于Ｓｅｈｉｔｏｇｌｕ模型的发动机气缸盖热机疲劳寿命预测１１８５㊀㊀
问题ꎬ国内外已开展较为广泛的研究[６￣８]ꎬ为缸盖疲劳强度评估提供了重要依据ꎮ由于低周热机疲劳损伤机理复杂ꎬ热机疲劳寿命预测问题是当前研究的难点和焦点[１]１￣１２[９]ꎮ
国内采用总应变法㊁修正的能量法等方法对气缸
盖低周疲劳寿命进行了预测ꎬ获得了热冲击载荷下气缸盖火力面损伤结果ꎮ由于气缸盖鼻梁区呈现典型的反相位热机疲劳载荷特性ꎬ常规低周疲劳寿命预测模型精度较低ꎬ目前ꎬＳｅｈｉｔｏｇｌｕ模型[１０]１７６９￣１７８３被行业认为精度高最权威的ＴＭＦ模型ꎬ本论文将以该理论模型为依据进行气缸盖材料热机疲劳性能测试与表征及热机疲劳寿命预测研究ꎮ
１㊀热机疲劳分析流程汽车发动机盖
气缸盖热机疲劳寿命预测流程见图１所示ꎬ主要包括材料力学性能测试与表征㊁低周循环载荷条件下温度和应力应变行为分析和热机疲劳寿命评估等方面ꎮ
测试气缸盖铸铝材料不同温度下导热率ꎬ为温度
场预测提供材料边界ꎻ开展材料低周疲劳试验ꎬ获取材料弹塑性本构模型参数ꎬ为气缸盖热机耦合应力有限元分析提供边界ꎻ开展不同温度和相位条件下材料热机疲劳试验和蠕变试验等ꎬ获得材料应力应变行为与热机疲劳寿命之间的关系ꎬ进而构建Ｓｅｈｉｔｏｇｌｕ热机疲劳寿命预测模型和完成模型参
数识别ꎮ
采用ＡＶＬ￣Ｂｏｏｓｔ软件建立整机一维热力学仿真模型ꎬ得到发动机在怠速㊁额定功率负荷下进排气道气体温度㊁质量流量等参数ꎬ为三维缸内燃烧分析提供计算边界ꎮ然后ꎬ通过ＡＶＬ￣Ｆｉｒｅ软件进行缸内燃烧分析和缸体缸盖水套分析计算ꎬ并将燃烧和水侧换热边界映射至有限元模型ꎬ采用Ａｂａｑｕｓ软件对气缸盖进行温度场分析ꎬ通过多轮次耦合计算使得温度结果趋于稳定ꎬ并与实测结果相符合ꎮ
依照整机热冲击试验规范ꎬ建立基于材料弹塑性非线性的有限元分析模型ꎬ获得怠速￣额定转速交变工况条件下气缸盖应力应变行为ꎬ进而基于Ｓｅｈｉｔｏｇｌｕ模型实现气缸盖热机疲劳损伤和寿命预测
ꎮ
图１㊀气缸盖热机疲劳寿命评估流程Ｆｉｇ.１㊀ＴｈｅｃｙｌｉｎｄｅｒｈｅａｄＴＭＦｌｉｆｅｅｖａｌｕａｔｉｏｎｐｒｏｃｅｓｓ
２㊀热机疲劳损伤模型
本文采用Ｓｅｈｉｔｏｇｌｕ模型[１０]１７６９￣１７８３ꎬ该模型考虑机
械疲劳㊁环境效应和蠕变三种不同的损伤机制ꎮ疲劳(机械)损伤主要指由室温条件下应变幅主导的疲劳损伤ꎬ高温条件下的损伤主要包括环境损伤和蠕变损伤ꎮ总损伤与机械损伤㊁环境损伤和蠕变损伤之间的关系见公式(１)ꎬ寿命关系式描述见公式(２)ꎮ
ＤＴＭＦ＝Ｄｆａｔ＋Ｄｅｎｖ＋Ｄｃｒｅｅｐ
(１)
式中ꎬＤＴＭＦ为总损伤ꎬＤｆａｔ为机械疲劳损伤ꎬＤｅｎｖ为环境损伤ꎬＤｃｒｅｅｐ为蠕变损伤ꎮ
１/Ｎｔｏｔａｌｆ＝１/Ｎｆａｔｆ＋１/Ｎｅｎｖｆ＋１/Ｎｃｒｅｅｐｆ(２)
式中ꎬＮｔｏｔａｌｆ为总寿命ꎬＮｆａｔｆ为机械寿命ꎬＮｅｎｖ
ｆ
为环境寿命ꎬＮｃｒｅｅｐｆ
为蠕变寿命ꎮ在热机疲劳循环中ꎬ采用应变￣寿命方法来描述疲
劳行为ꎬ疲劳寿命采用Ｍａｎｓｏｎ￣Ｃｏｆｆｉｎ方程来描述
㊀１１８６㊀机㊀㊀械㊀㊀强㊀㊀度２０２１年㊀
εｍｅｃｈ２
＝
εｅｍｅｃｈ２
＋
εｐｌｍｅｃｈ２
＝
σᶄｆＥ
(２Ｎｆａｔ
ｆ
)
ｂ
＋εᶄｆ(２Ｎｆａｔｆ)
ｃ
(３)
式中ꎬΔεｍｅｃｈ的机械应变幅ꎬσᶄｆ为疲劳强度系数ꎬＥ为弹性模量ꎬｂ为疲劳强度指数ꎬεᶄｆ为疲劳延展性系数ꎬ
ｃ为疲劳延展性指数ꎮ这些参数通过室温条件下应变寿命试验来确定ꎮ
环境损伤主要认为在环境温度影响下氧化等现象
诱导裂纹扩展ꎬ不断将新鲜的金属材料暴露在环境中ꎬ环境损伤寿命可描述为
１Ｎｅｎｖｆ＝ｈｃｒδｏＢΦｏｘＫｅｆｆｐéëêêùû
úú－１/β
２Δεｍｅｃｈ()
２/β()＋１
ε ｍｅｃｈ１－α/β()
(４)
式中ꎬｈｃｒ为临界氧化层厚度ꎬδ０㊁α㊁β和Ｂ均为材料常
数ꎬε ｍｅｃｈ为机械应变速率ꎬＫｅｆｆｐ为有效氧化系数ꎬΦ
ｏｘ
为环境损伤相位调整系数ꎮ
考虑载荷作用历程ꎬ蠕变寿命描述如下
１Ｎｃｒｅｅｐｆ
＝Φｃｒｅｅｐ
ʏ
Ａｅ－ΔＨ/ＲＴ()α１σ＋α２σＨＫæèçöø÷ｍｄｔ(５)
式中ꎬσ－是有效应力ꎬσＨ
是流体静力学应力ꎬＫ是拖拉压力ꎬα１和α２是应力作用系数ꎬ表示在拉伸和压缩过程中发生损伤的相对量ꎬΦ
ｃｒｅｅｐ
是蠕变损伤相位调整
系数ꎬＡ和ｍ是材料常数ꎬｔ是时间ꎮ
３㊀气缸盖材料力学性能测试与表征
为获得热机疲劳模型材料参数ꎬ设计了一系列低周应变寿命曲线试验和热机疲劳试验ꎬ试验过程分别见图２和图３ꎬ典型试验载荷见图４所示ꎮ
低周疲劳试验基于Ｉｎｓｔｒｏｎ８８０１疲劳试验机开展ꎬ应变比为－１ꎬ测试温度包括室温㊁１５０ħ㊁２００ħ㊁２５０ħ和３００ħꎬ测试应变速率为１％/ｓꎮ另外ꎬ在２５０ħ和
３００ħ下设计低应变速率０ １％/ｓ下应变寿命试验ꎬ以考虑蠕变对疲劳寿命的影响ꎮ通过低周应变疲劳寿命试验得到的塑性应变与应力关系见图５ꎬ低周疲劳试验结果见图６ꎮ
材料ＴＭＦ测试基于ＭＴＳ８１０热机疲劳试验机进行ꎬ测试最高上限温度包括２００ħ㊁２５０ħ和３００ħꎬ每种温度考虑两种不同相位和约束系数ꎬ采用电感器加热方式加热ꎬ加热速率约为８ħ/ｓꎬ冷却使用压缩空气ꎬ最大温度保温６０ｓꎬ截止寿命选定为３０００次ꎮ图７为温度载荷１００ħ~２００ħꎬ约束比为１ꎬ下缸盖材料同相位ＴＭＦ试验结果ꎬ图７ａ为不同循环下总应变㊁机械应变和热应变变化曲线ꎬ图７ｂ为第二个㊁中值寿命和最后一个循环对应的应力应变滞后回环ꎬ图７ｂ和图７ｃ分别为中
值寿命对应循环内温度和应变与时间的变化曲线
ꎮ
图２㊀材料低周疲劳测试装置Ｆｉｇ.２㊀Ｌｏｗｃｙｃｌｅｆａｔｉｇｕｅｔｅｓｔ
ｄｅｖｉｃｅｔ
图３㊀材料ＴＭＦ测试装置Ｆｉｇ.３㊀ＴＭＦｔｅｓｔｄｅｖｉｃｅ
基于上述低周疲劳试验和热机疲劳实验结果ꎬ以中值寿命循环应力应变为载荷输入和Ｓｅｈｉｔｏｇｌｕ模型为依托ꎬ以试验寿命为目标ꎬ采用多目标优化算法进行材料参数多目标优化和识别ꎬ模型计算结果和实测对比见图８所示ꎬ在６９个试验结果中ꎬ９０％以上预测结果在３倍误差带范围之内ꎮ
４㊀热机疲劳寿命预测
４ １㊀缸内燃烧换热边界确定
本文缸盖热分析工作中缸内燃烧侧边界采用缸内燃烧数值模拟方法获得ꎮ缸内燃烧分析的湍流模型采用ｋ￣ζ￣ｆ模型ꎬ壁面传热采用ＳｔａｎｄａｒｄＷａｌｌＦｕｎｃｔｉｏｎ模型ꎬＰｏｉｓｓｏｎ
方程求解采用Ｓｉｍｐｌｅ数值方法ꎮ对于三维缸内燃烧分析ꎬ喷雾模型中ꎬ破碎模型采用Ｗａｖｅ模型ꎬ蒸发模型采用Ｄｕｋｏｗｉｃｚ模型ꎬ壁面油膜模型采用Ｗａｌｌｊｅｔ１模型ꎬ燃烧模型采用Ｅｃｆｍ￣３Ｚ模型ꎮＣＦＤ￣ＦＥＡ燃气侧耦合交接面包括缸盖火力面㊁进排气门㊁进排气道和缸孔内侧ꎮ通过缸内３Ｄ燃烧分析获得燃气温度和换热系数ꎬ并将内流场温度和换热系数边界映射到缸盖三维ＦＥＡ模型上ꎮ
额定工况下ＣＦＤ￣ＦＥＡ耦合单缸的燃气侧在一个发动机循环周期内平均温度和换热系数如图９㊁图１０所示ꎬ其他三缸燃气测的温度和换热系数采用与第一缸相同的ＣＦＤ结果ꎮ从图９可以看出ꎬ缸盖火力面温
㊀第４３卷第５期邹萍萍等：基于Ｓｅｈｉｔｏｇｌｕ模型的发动机气缸盖热机疲劳寿命预测１１８７㊀
㊀
图４㊀材料疲劳试验载荷形式示意图
Ｆｉｇ.４㊀Ｓｃｈｅｍａｔｉｃｄｉａｇｒａｍｏｆｍａｔｅｒｉａｌｆａｔｉｇｕｅｔｅｓｔｌｏａｄ
ｆｏｒｍ
图５㊀塑性应变￣应力关系曲线Ｆｉｇ.５㊀Ｐｌａｓｔｉｃｓｔｒａｉｎ￣ｓｔｒｅｓｓ
ｃｕｒｖｅｓ
图６㊀应变￣寿命曲线Ｆｉｇ.６㊀Ｓｔｒａｉｎ￣ｌｉｆｅｃｕｒｖｅｓ
度分布很不均匀ꎬ与燃烧过程密切相关ꎮ
４ ２㊀水套流动换热边界确定
水套的主要作用是吸收气缸盖燃烧产生的热量ꎬ确保气缸盖不会因为温度过高而出现故障ꎮ同时ꎬ气缸盖的热负荷也取决于温度分布的均匀性ꎬ温度梯度越大ꎬ气缸盖热负荷越高ꎮＣＦＤ￣ＦＥＡ耦合水冷边界主要是指缸体和缸盖的水套壁面ꎮ与三维燃烧ＣＦＤ分
析相似ꎬ三维水套分析发动机额定工况和怠速工况两个点ꎬ为ＦＥＡ温度场分析的水冷边界提供壁面温度和换热系数ꎮ经三个轮次ＣＦＤ￣ＦＥＡ耦合计算ꎬ缸体缸盖水套近壁面的温度和对流换热系数趋于稳定ꎮ缸体缸盖水套最终速度和对流换热系数分布如图１１㊁图１２所示ꎬ流速越高的区域对应的换热系数也越大ꎬ带走的热量越多ꎮ
４ ３㊀温度场分析与试验对标
缸盖温度场分析ＣＡＥ模型见图１３ꎬ模型网格总数约４１０万ꎬ缸盖材料导热率结果采用实测值ꎮ缸内燃烧和冷却水腔换热边界由前述ＣＦＤ结果提供ꎮ额定工况下机油温度为１４０ħꎬ怠速工况为１００ħꎬ换热系数为ｌ３０Ｗ/(ｍ２ Ｋ)ꎮ
额定工况下缸盖温度分布如图１４所示ꎬ结果显示
缸盖火力面温度明显高于其他区域ꎮ受进气和排气温
㊀１１８８㊀机㊀㊀械㊀㊀强㊀㊀度２０２１年
㊀
图７㊀ＴＭＦ试验结果Ｆｉｇ.７㊀ＴＭＦｔｅｓｔ
ｒｅｓｕｌｔｓ
图８㊀实测值和模型预测值对比Ｆｉｇ.８㊀Ｃｏｍｐａｒｉｓｏｎｏｆｔｅｓｔａｎｄｐｒｅｄｉｃ
ｔｅｄ
ｒｅｓｕｌｔｓ
图９㊀额定工况燃气侧温度分布
Ｆｉｇ.９㊀Ｇａｓｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎａｔｒａｔｅｄｃｏｎｄｉｔｉｏｎ
度的影响ꎬ缸盖排气侧结构温度高于进气侧ꎬ整个模型最高温度出现在第二缸排气侧鼻梁区ꎬ最高温度为
２０３ħꎮ
为验证仿真分析的准确性ꎬ本文采用硬度塞法对
发动机额定工况下各缸温度进行了试验测试ꎮ
每缸布
图１０㊀额定工况燃气侧换热系数分布Ｆｉｇ.１０㊀Ｇａｓｈｅａｔｔｒａｎｓｆｅｒｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ
ａｔｒａｔｅｄ
ｃｏｎｄｉｔｉｏｎ
图１１㊀额定工况下水套速度分布
Ｆｉｇ.１１㊀Ｖｅｌｏｃｉｔｙｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎｏｆｃｏｏｌａｎｔｗａｔｅｒａｔｒａ
ｔｅｄｃｏｎｄｉｔｉｏｎ
置了１２个测试点ꎬ四缸测点均采用相同的布置形式ꎬ各点分布位置如图１５所示ꎮ四缸各测点温度测试平均值和仿真对比果如图１６所示ꎬ结果表明仿真计算温度与测试温度趋势一致ꎬ相对误差基本在５％范围以内ꎮ
４ ４㊀气缸盖热机疲劳寿命预测
气缸盖热机疲劳损伤发生部位主要位于火力面气
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